Este documento describe el flujo de cargas óptimo (OPF) en PowerFactory, incluyendo cálculos de optimización AC y DC, funciones objetivo como minimización de pérdidas y costos, controles disponibles, restricciones y resultados. Explica conceptos como el costo marginal por ubicación y el precio sombra.

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Flujo de Cargas Óptimo (OPF)
DIgSILENT PowerFactory
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Definición
Flujo de Cargas Óptimo:
solución a las ecuaciones de flujo de carga que
mediante el uso de determinados parámetros
de control optimiza una función objetivo bajo la
verificación de restricciones.
Opciones de cálculo en PF:
Optimización AC (método del punto interior)
Optimización DC (método lineal)
Optimización DC con restricción por contingencia

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OPF AC: Funciones Objetivo
Funciones sujetas a optimización (método del
punto interior para el flujo de carga AC):
 Minimización de Pérdidas
 Minimización de Costos de Generación
 Minimización de Costos por Rechazo de
Carga
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OPF AC: Funciones Objetivo
Minimización de Pérdidas:
 Encontrar un estado de operación del sistema
que permita minimizar las pérdidas totales
de potencia activa en la red.

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OPF AC: Funciones Objetivo
Minimización de Costos:
 Encontrar un estado de operación que
optimice los costos de generación del
sistema
Costos de generación:
 Función no lineal del costo (combustible) de
los generadores (ElmSym)
 Bandas tarifarias (sistemas de tarifas) para
redes externas (ElmXnet)
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OPF AC: Funciones Objetivo
Costo de Operación de Generadores (ElmSym):
- Costo de operación (combustible) en $/h
definido en función de la potencia en MW
- Función no lineal, continua
Sistema Tarifario para Redes Externas (ElmXnet):
- Costo de la energía en $/MWh válidos dentro
de una banda predefinida de potencia de
intercambio

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OPF AC: Funciones Objetivo
Minimización de Costos por Rechazo de Carga:
 Debido a las restricciones impuestas, puede
no existir una solución (no convergencia)
 Se puede habilitar de manera individual el
rechazo de carga especificando el costo del
rechazo ($/MW)
 El rechazo de carga funciona como una
variable de control adicional
 Se optimiza el rechazo de carga de manera
de minimizar el costo asociado al rechazo.
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OPF AC: Controles
Opciones de control en PF (Optimización AC):
 Despacho de Potencia Activa de Generadores
 Despacho de Potencia Reactiva de Generadores
 Taps de Transformadores (2W, 2W)
 Shunts conmutables
Los controles pueden usarse independientemente de la
función objetivo a optimizar

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OPF AC: Controles
Opciones de control en PF:
 Las variables de control se habilitan de manera
local para cada elemento (ElmSym, ElmTr2,
ElmTr3, ElmShnt) en la pestaña de “Optimización”
 Si la variable no está habilitada como control se
usa el ajuste según el flujo de cargas convencional
 Bandera global para habilitar controles en el
comando de flujo óptimo
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OPF AC: Restricciones
Opciones de Restricciones:
 Límite de carga Max/Min para elementos de
rama
 Límites Max/Min de Tensión para barras
 Potencia Activa y Reactiva de Generadores
 Potencia de intercambio en zonas de frontera
(boundaries)

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OPF AC: Resultados
 La solución del flujo de cargas óptimo está
disponible a través del set completo de
variables del flujo de carga convencional.
 Resultados mas comunes para redes:
- Costos totales de producción (c_disp) -> incluye
costos de redes externas (tarifas)
- Costos de Generadores (cst_gen)
- Pérdidas (LossP)
- Potencia Activa Generada (GenP)
- Potencia Reactiva Generada (GenQ)
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Flujo de Carga Óptimo DC
Método de cálculo basado en el flujo de carga
DC (método lineal)
 No se considera la potencia reactiva: perfil de
tensión unitario en todo el sistema
 No se consideran las pérdidas del sistema
Opcional:
 Flujo de carga óptimo con restricción por
contingencia

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OPF DC: Funciones Objetivo
Funciones sujetas a optimización (método lineal
DC):
 Factibilidad de la solución (check)
 Minimización de Costos de Generación
 Minimización del Cambio del Despacho de los
Generadores
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OPF AC: Controles
Opciones de control en PF (Optimización AC):
 Despacho de Potencia Activa de Generadores
 Taps de Transformadores (2W, 2W)
 Rechazo de carga
Los controles pueden usarse independientemente de la
función objetivo a optimizar

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OPF DC: Restricciones
Opciones de Restricciones:
 Límite de carga Max/Min para elementos de
rama
 Potencia Activa de Generadores
 Potencia de intercambio en zonas de frontera
(boundaries)
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OPF DC: Resultados
 La solución del flujo de cargas óptimo está
disponible a través del set completo de
variables del flujo de carga convencional.
 Resultados mas comunes para redes:
- Costos totales de producción (c_disp) -> incluye
costos de redes externas (tarifas)
- Costos de Generadores (cst_gen)
- Potencia Activa Generada (GenP)
- Costo marginal (Locational Marginal Price) para las
barras
- Shadow Prices de los generadores

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OPF DC: Locational Marginal Cost
 Locational Marginal Cost
 Representa el cambio en el costo total de
producción del sistema basado en un cambio
unitario de la carga en la barra bajo consideración
de las condiciones de borde (constraints).
 Para cada barra del sistema
 System-Lambda:
 Idem al LMP pero sin consideración de las
condiciones de borde.
 Es un valor único para todo el sistema.
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OPF DC: Shadow Price
 Shadow Price:
 Disponible por componente que introduce una
restricción al sistema
 Representa en cambio en la función objetivo para
una alivio unitario de la restricción
 Ejemplo: